ID: 00025389
Небольшой груз, покоящийся на гладком горизонтальном столе, соединён пружиной со стенкой. Груз немного смещают от положения равновесия вдоль оси пружины и отпускают из состояния покоя, после чего он начинает колебаться, двигаясь вдоль оси пружины, вдоль которой направлена ось Ox.
В таблице приведены значения координаты груза x в различные моменты времени t:
Выберите все верные утверждения о результатах этого опыта на основании данных, содержащихся в таблице.
1) Период колебаний груза равен 1,6 с.
2) Частота колебаний груза равна 0,25 Гц.
3) В момент времени 0,8с модуль ускорения груза минимален.
4) В момент времени 0,4с кинетическая энергия груза максимальна.
5) Модули сил, с которыми пружина действует на груз, в момент времени 0,2 с и в момент времени 0,8 с равны.
Источник: ФИПИ
Груз на пружине качается вдоль стола без трения между крайними точками x=4 см и x=-4 см — это классические гармонические колебания.
Полный цикл: максимум 4 см при t=0, ноль при t=0{,}4, минимум -4 см при t=0{,}8, ноль при t=1{,}2, снова максимум при t=1{,}6 — период T=1{,}6 с. Утверждение 1 верно.
Частота: \nu=\dfrac{1}{T}=\dfrac{1}{1{,}6}=0{,}625 Гц, а не 0{,}25 Гц. Утверждение 2 неверно.
В момент t=0{,}8 с координата x=-4 см — это крайняя точка, где деформация пружины (и, значит, сила и ускорение) максимальны, а вовсе не минимальны. Утверждение 3 неверно.
В момент t=0{,}4 с координата x=0 — груз проходит положение равновесия, где скорость и кинетическая энергия максимальны. Утверждение 4 верно.
Сила пружины пропорциональна отклонению |x|: при t=0{,}2 с |x|=2{,}8 см, при t=0{,}8 с |x|=4{,}0 см — модули разные, значит и силы разные. Утверждение 5 неверно.
Верны утверждения 1 и 4.